第二章5-电磁辐射污染控制技术

1、北京中大华远认证中心 内部培训叫教材第二章 污染物控制技术5 电磁辐射污染控制技术5.1 电场基础知识 25.1.1 静电场25.1.2 磁场35.1.3 磁场与电磁辐射45.2 电磁辐射的危害65.2.1 电磁辐射对人体的危害65.2.2 电磁波对电子设备的干扰75.2.3 电磁波对无线电通信的干扰85.2.4 电磁辐射的引燃引爆95.2.5 电磁泄密及暴露95.3 电磁辐射的防护 105.3.1 电磁辐射防护原理与技术 105.3.2 电磁辐射抑制材料 135.3.3 电磁辐射防护产品 165 电磁辐射污染控制技术5.1 电磁基础知识5.1.1 静电场电场是一种特殊物质，它有以下表现：（1

2、）电场是客观存在的并占有一定的空间，处于电场内的电荷会受到力的作用。（2）电场是可以运动的，电场与磁场相互变化就形成了电磁场，电场具有质量和动量，电场的传播速度为光速。（3）电场具有能量，能量的大小和电场的强弱有关。当电场强度为E时，其电场能力体密度为：=E2/8（为介电常数）。静止电荷所形成的电场叫静电场，静电场是静电学的主要研究内容。描述电场的主要物理量是电场强度和电势。5.1.1.1 电场强度所有的物体都是由大量独立带正电、负电或中性电的微小粒子组成的。粒子不断运动，并且在周围包围着以一定速度传播的电磁场。从本质上说，带电粒子及其电磁场是物质的一种特殊形态。两个电荷之间的相互作用并不是电

3、荷之间的直接作用，而是一个电荷的电场对加一个电荷所发生的作用，也就是说在电荷周围的空间里，总是有电力在发生作用。因此，电场这个概念可以简单定义为：有电力作用存在的空间。设有一个静止电荷Q，其周围存在着一个电场。为了描述场中各点电场的强弱和方向，设想将一个检验电荷放在电场中，利用检验电荷在场中各点受力的大小和方向来决定该点电场的强弱和方向。设检验电荷所带电荷为q，并作以下两点假设：携带q的物体很小，把它放到电场中时只占据非常小的空间，可以认为是一个点；q所带的电量也非常小，当把它放在电场中时，不改变该电场的性质。满足这两个条件的检验电荷q才能够真正地实现测定场中各点电场的强弱和方向。电场强度是从

4、力的角度去描述电场性质的物理量。如果取一单位正电荷作为检验电荷放在电场中的某固定点，则检验电荷所受力F的大小就代表电场强度E的大小，力的方向就代表电场强度的方向。所以，电场中某点的电场强度E在数值上等于单位正电荷在该点所受的力F，方向就是单位正电荷受力的方向。电场强度的定义式为：E=F/q电场强度形成电场的电荷Q所决定，而与检验电荷q无关。电场强度的大小和方向，不因检验电荷的引入而产生任何改变。只要Q不变，电场中各点的电场强度就不会改变。因此电场强度是反映电场性质的重要物理量，也是静电场中一个最基本、最重要的概念。5.1.1.2 电势在电场中的某固定点放有电荷时，该电荷就具有电势能。同一电荷在

5、电场中的不同点，其电势能也不相同。对于电场中的同一点，尽管由于电荷电量的不同而有不同的电势能，但是其电势能与其电量的比值却是不变的，即：U=W/q，式中，U为电势（或称电位）；W为电势能。电势是反映电场性质的物理量，它是属于电场中某一点的物理量，而不是属于电场中电荷的。电场中某点的电势，在数值上等于单位正电荷在该点的电势能，电势是标量，它有大小和正负之分，但没有方向。另外，电势的大小是相对的，它和电势零点的选择有关。在进行理论研究时，经常选取距离产生电场的电荷为无限远的点电势为零。由上式可以很清楚地得出，正电荷所形成的电场中各点，其电势都是正值；负电荷所形成的电场中各点，其电势都是负值。在生产

6、、科学研究和日常生活中经常使用所谓“地线”和仪器、电机等的外壳接地，这就是在实际应用中选地球为电势的零点。人站在地球上，人的电势也是零点。电场中的电势大小没有绝对的数值。虽然电势的物理概念很重要，但电场中某一点的电势并不太重要，更重要的是电场中某两点的电势差。可以证明，电势的零点可任意选择，尽管电场中每一点的电势大小不同，但场中任意两点的电势差却是不变的，当然电势差的重要性绝不仅仅表现在其数值不变上，更重要的是它和电场有着密切的联系。5.1.2 磁场1785年法国著名的物理学家库仑采取研究静电场中电荷之间有相互作用的类似办法，从假想存在“磁荷”的概念出发，确定了磁力的相互作用规律。19世纪20

7、年代末，丹麦物理学家奥斯特通过实验证实了电流的周围存在着磁场。下面对磁场涉及的几个基本概念进行简要介绍。5.1.2.1 磁力线磁极之间有相互作用，即同性相斥、异性相吸。对于磁场，可以引入磁力线来形象地描绘其性质。设想将小磁针分别放在手形永久磁铁和通电直导线所形成的磁场中，小磁针在磁场中各点 N极所指的方同不同。这说明磁场是具有方向性的。小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向。这样可以在磁场中引入一系列的力线，力线上每一点的切线方向代表该点磁场的方向，这样规定的力线叫磁力线。磁力线和电力线区别是：电力线是从正电荷始到负电荷终，而磁力线是一系列的闭合曲线。应当指出，在磁场里的任一点处，磁场只有一个

8、方向，所以磁力线永远不可能相交，同时通过磁场中的一点只能而且必能做出一条磁力线。5.1.2.2 磁感应强度为了定量地描述磁场的强弱，利用通电导线试验线圈在磁场中受力的情况来测定磁场某点的性质，即该点磁场的方向和强弱。所谓试验线圈是指通电、闭合的平面线圈，线圈的尺寸大小比线圈到磁体（或产生磁场的通电导体）之间的距离要小得多，使得在线圈所处的磁场大小近似相等，方向基本相同。当把试验线圈放置在磁场中某一点时，假设其悬线的扭力矩大小为零，磁场对线圈平面具有一定的取向作用，当线圈处于静止状态时，其平面的法线方向就是磁场的方向。既然磁场对线圈平面具有取向作用，这说明它一定是受到了磁力矩的作用。如果线圈悬线

9、的扭力矩不为零，则线圈在磁场中静止时，其扭力矩一定等于磁力矩，只要测出扭力矩就可以知道磁力矩。当线圈的法线方向和磁场方向垂直时，线圈所受的磁力矩最大。实验表明，在磁场中的固定点，最大磁力矩M和线圈的电流强度I成正比，也和线圈的面积S成正比。通常把线圈的电流强度I和其面积S的积叫做磁线圈的磁矩，以Pm表示，即PmIS。如果线圈的电流强度I不变，把线圈放置在磁场中的不同点时，一般说来，线圈所受的最大磁力矩是不同的。这就说明磁场中各不同点磁场的强弱一般来说也是不同的。实验还发现，在磁场中的任一固定点，线圈的最大磁力矩M和线圈磁矩Pm的比值是不随线圈磁矩P变化的，这个比值只取决于线圈所在磁场的位置。即

10、B=M/Pm，式中，B为磁感应强度，是和磁场中某固定点磁场性质有关的物理量。磁感应强度是描述磁场某点性质的物理量，它在数值上等于具有单位磁力矩的线圈在该点所受的最大磁力矩，它的方向就是线圈在平衡位置时的线圈法线方向。磁场中某一点的磁体或通电导线的受力情况，完全取决于该点磁感应强度的大小和方向。只要有磁场存在，磁场中各点就有磁感应强度存在，它的大小和方向不因放在磁场中美某点的磁体或通电导体的存在而改变，只取决于产生磁场的那些磁体或通电导体。因此，磁感应强度是反映磁场强弱的重要物理量。磁感应强度的单位为特斯拉（T）。5.1.2.3 磁通量为了使磁力线不但能够表示磁场的方向，而且能描述定量的磁场的强

11、弱，通常对磁力线的密度作如下规定：通过垂直于磁场方向单体面积上磁力线的条数代表该点磁感应强度的大小。这样用磁力线的疏密就可以反映出磁场的强弱。通过一个给定面的磁力线条数叫做通过该面的磁通量，用符号表示。如果磁感应强度B与该面垂直，则B=/S。式中，S是该面的面积。磁通量的单位为Wb。即磁感应强度为1T，通过垂直磁场方向上lm2的截面积的磁通量为1 Wb。5.1.3 磁场与电磁辐射 5.1.3.1 电磁场对于任何交流电路，其周围空间都会存在着交变电磁场，该电磁场的频率与交流电的频率是相同的。交变电场与交变磁场相互作用，它们互相垂直并且与自己的运动方向垂直。这种电场与磁场的总和，就是我们通常所说的

12、电磁场。5.1.3.2 电磁辐射（1）电磁辐射的概念。电磁能量是大自然中物质存在的一种基本物理量。交流电在其周围形成交变的电场，交变的电场又产生交变的磁场，交变的磁场又产生交变的电场，这种交变的电场与交变的磁场相互垂直，以源为中心向周围空间交替的产生并以一定速度传播，称之为电磁辐射。电磁辐射又称电磁波，是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效地传递能量和动量。电场与磁场都遵守叠加原理。因为电场和磁场都是矢量场，所有的电场矢量和磁场矢量都适合做矢量加和运算。例如，一个行进电磁波，入射于一个介质，会引起介质内的电子振荡，使得它们自己也发射

13、电磁波。这会与入射波发生干涉，因而造成折射或衍射等现象。当电磁波从一种介质入射到另一种介质时，如果两种介质的折射率不相同，则会产生折射现象，电磁波的方向和速度会就改变。假设由很多不同频率的电磁波组成的光波，从空气射入棱镜，因为棱镜内材料的折射率与电磁波的频率有关，会产生色散现象：光波会色散成一组可观察到的电磁波谱。 电磁波同时具有波动性质和粒子性质，即具有波粒二象性。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射波长大约在400800nm之间，称为可见光。只要是自身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射

14、，而世界上并不存在温度低于或等于绝对零度的物体，因此人们周边所有的物体每时每刻都在释放着电磁波。不过，只有处于可见频域以内的电磁波，才是可以被人们肉眼所看到的。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中的传播速度固定为光速。 （2）电磁辐射的分类。按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的波长由长至短依次排列的话，它们是工频电磁波（60005000m）、无线电波（3000m0.3mm）、红外线（0.3mm0.75 m）、可见光（0.70.4m）、紫外线（0.4m10nm）、X射线（100.1nm）、射线（0.10.001 nm）及高能射线（小于0.001nm）。

15、以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短。对生活环境有影响的电磁污染分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。大自然引起的如雷、电之类的电磁辐射属于天然电磁辐射，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波和射频电磁辐射等。A.天然电磁污染源：大气与空电杂波：大气中自然现象引起火花放电而辐射的电磁波。如雷电定。在大气中如能形成满足电荷分离和储存的条件，如低气压、台风、风雪、火山喷烟、黄沙等均可引起射电干杂波。太阳杂波：太阳黑子活动与黑体辐射，即磁暴。 宇宙电磁杂波：产生于宇宙空间电子的自由移动，银河系恒星爆炸，宇宙射线等。B.人工电磁污染源：市区内的广播电视发射塔。城市高层楼顶的移动通信基

16、地站。城区周围的卫星地球站。逐步向城市中心区逼近的超高压输电线和变电站。城区大量增加的工业、科研、医疗高频设备。发展迅速的个人通信工具移动电话。种繁多的家用电器进人家庭。5.2 电磁辐射的危害5.2.1 电磁辐射对人体的危害5.2.1.1 危害经实验研究和调查观察结果表明，电磁辐射对健康的危害是多方面且极其复杂的，主要表现如下：（1）对中枢神经系统的危害。神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用后，中枢神经系统机能发生改变，出现神经衰弱症状，主要表现头痛头晕、疲劳无力、记忆力减退、睡眠障碍（失眠、多梦或嗜睡）、白天打瞌睡、易激动、多汗、心悸、胸闷、抑郁、记忆力减退等症状。（2）对机体

17、免疫功能的危害。使身体抵抗力下降。此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显抑制，进而造成机体抵抗力下降。（3）对心血管系统的影响。受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低。主要表现为心悸、失眠，部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏血量减少、心律不齐、白细胞减少、免疫功能下降等。装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中，会影响心脏起搏器的正常使用。（4）对血液系统的影响。在电磁辐射的作用下，周围血象可出现白血球不稳定。此外，当无线电波和放射线同时作用于人体时，对血液系统的作用较无线电波和放射线单独作用可产生更明显的伤害。（5）对生殖系统和遗传的影响。高强度的电磁辐射可以

18、产生遗传效应，使睾丸染色体出现畸变和有丝分裂异常。长期接触超短波发生器的人，由于睾丸的血液循环不良，对电盟辐射非常敏感，精子生成受到抑制而影响生育。女性出现月经周期紊乱，卵细胞出现变性，破坏排卵过程，而使女性失去生育能力。电磁辐射是造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。（6）对视觉系统的影响。过高的电磁污染会导致视力下降和引起白内障等。长期低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼感到不舒适和眼睛干燥等现象。（7）电磁辐射的致癌作用。一些微波生物学家的实验表明，电磁辐射会促使人体内的微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某些组织出现病理性增生过程，使正常细胞更为癌细胞。除上述的健康危害外

19、，电磁辐射还对人体的内分泌系统、物质代谢、组织器官的形态改变产生不良影响。5.2.1.2 影响因素（1） 场强。场强愈大，对机体的影响愈严重。（2）频率。长波对人体的影响较弱。随着波长的缩短，对人体的影响加重。微波作用最突出。（3）作用时间与作用周期。作用时间愈长，即受暴露的时间愈长，对人体的影响程度一般愈严重。对作用周期来说，一般认为，作用周期愈短，影响也愈严重。（4）与辐射源的距离。辐射强度随着与辐射源距离的加大而迅速递减，对机体的影响也迅速减弱。（5）振荡性质。脉冲波对机体的不良影响，比连续波严重。（6）作业现场环境温度和湿度。温度越高，症状愈越出；湿度越大，越不利于散热，危害也越大。（

20、7）作业人员的年龄和性别。初步认为，女性工作人员对射频辐射的刺激敏感性最大，其次是少年儿童。对于年龄，目前尚未发现规律性的东西，有待今后继续研究。5.2.1.3 辐射大小的衡量。电磁辐射的大小通常用比吸收率（SAR）来衡量。比吸收率SAR的定义为，每1kg人体组织所吸收的电磁功率（W/kg），用来度量电磁辐射在生物体单位组织中所感应的电场。SAR与许多因素有关，比如与电磁波的波长、频率，生物体的固有频率，生物组织中的含水量、磁导率、电容率、电导率的大小等诸多因素有关。由于人体结构复杂，而且各部分器官组织的电磁参数（磁导率、电容率、电导率）是不同的，所以很难计算出人体接受电磁辐射的量值，只能计算

21、一个大致的范围。当辐射频率与生物体或某些器官（眼睛、大脑等）的固有频率谐振时，吸收最强，称为谐振吸收。5.2.2 电磁波对电子设备的干扰电磁干扰是指任何在电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，或可能对生物或物质产生不良影响的电磁现象。电磁干扰包括传导型（低频）电磁干扰、辐射型（高频）电磁干扰、静电放电或雷电引起的电磁干扰。许多正常工作的电子、电气设备所发生的电磁波能使邻近的电子、电气设备产生干扰、性能下降乃至无法正常工作，甚至造成事故和设备损坏。目前，许多电子设备的内部基本电路都工作在低压状态，如电视机的调谐器、视频放大器、计算机主板、CPU等，特别是随着半导体技

22、术的发展，集成电路工作电压越来越低，很容易受到电磁波的辐射干扰，安全性和可靠性都受到威胁。其主要影响有如下几个方面：5.2.2.1 降低技术性能指标（1）话音系统。无线和有线电话，受到电磁干扰会使信号发生畸变失真。严重时可完全被电磁干扰淹没。电磁干扰越强，信号与噪声强度比越小，语言清晰度越差。（2）图像显示系统。雷达显示器、传真、电视、图示和字母数字读出器等图像显示系统，在电磁干扰作用下会变得模糊并出现差错。轻微干扰也会使图像质量变差、清晰度变低和误差变大。出现严重干扰时则根本无法判读和观看。（3）数字系统。电磁干扰使数字系统误码率增大，数字电路中发生误传数据或地址，造成逻辑紊乱、计算程序错误

23、或数据丢失，降低了信息的可信性，严重时引起保护延时、误动、拒动或装置死机等。（4）指针式仪表系统。恶劣的电磁环境中或信息技术设备之间的相互干扰，会导致指针式仪器仪表运转失灵。辐射干扰与现场设备所产生的电磁场大小与频率有关。这种干扰可使设备莫名误动作。（5）控制系统。自动控制系统受到电磁干扰时，可能出现失控或误控，降低控制系统的可信性和有效性并危及安全。控制系统中除灵敏电子设备、装置和电路对电磁干扰敏感外，灵敏电机、电器（如低压电磁开关、继电器、微型电机等）也对电磁干扰十分敏感器。5.2.2.2 电磁兼容性故障电磁干扰降低系统（设备）技术性能指标的现象极为普遍。日常生活中最零易受到干扰的就是电视

24、机和收音机，但当干扰源关机或者远离时，干扰症状随之消失，一切又都恢复正常。手机干扰心脏起搏器和电子输液装置，强电磁干扰使无线电接收机前端电路烧毁不能恢复正常工作，游乐场过山车因电子游戏机电磁干扰失控而相撞，核电站因移动电话电磁辐射发生错误关闭等，均属于电磁兼容性故障。电磁兼容性故障会给国防、工业、交通运输、医疗和科研等带来巨大损失并危及人身安全。5.2.3 电磁波对无线电通信的干扰就无线电干扰而言，可分为以下五种类型：（1）同频率干扰。凡是无用信号的频率与有用信号的频率相同，并对接收同频道有用的信号的接收设备造成干扰的都称为同频干扰。（2）邻频道干扰。干扰功率进入相邻频道的功率接收设备内造成的

25、干扰称为邻频道干扰。（3）带外干扰。发射机的谐波或杂散辐射在接收有用信号时造成的干扰。（4）互调干扰。互调干扰又分为发射机互调干扰和接收机互调干扰。发射机互调干扰是多部发射机信号落入另一部发射机，并产生不需要的组合频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机所造成的干扰，称为发射机互调干扰；接收机互调干扰是当多个强信号同时进入接收机时，产生得互调频率进入接收设备所造成的干扰，称为接收机互调干扰。 （5）阻塞干扰。当接收微弱的有用信号时，受到接收频率附近信号的干抚称为阻塞干扰。从管理的目的出发，按干扰程度来进行分级，一般可分为以下几级：（1）允许的干扰。在给定的条件下，引起接收机质量降低尚不明

26、显，但在系统规划时应加以考虑。允许干扰的程度通常在国际无线电咨询委员会的建议或其他国际协议中规定。（2）可接受的干扰。在给定的条件下，具有较高程度的干扰使接收机质量有中等程度的降低，由有关主管部门来认定它是可接受的。（3）有害干扰。有害干扰已经使无线电通信业务严重降低质量，引起阻塞或反复阻断。值得注意的是，电磁干扰也刺激了功率竞赛，加剧电磁污染。无线电通信需要一定的信号噪声比，电磁干扰大，信噪比就会下降，使无线电通信距离变短。为保证一定的通信距离，只好增大发射机功率，以保证接收机所需要的信噪比。这样继续下去，人类会陷入“发射机功率增大和数量增多电磁干扰场强增大信噪比下降再次增大和增多发射机功率

27、和数目”的恶性循环。电磁干扰危害的加剧，可能会刺激发射机功率和数目竞赛，进而导致更严重的电磁污染。5.2.4 电磁辐射的引燃引爆电磁干扰使金属之间因电磁感应电压而产生电火花或飞弧，引燃该处易燃气体导致易燃物燃烧。极高频辐射场能引起导弹控制系统失灵，电爆管效应提前或滞后；也可使金属器件之间打火，从而引起火药、燃油或气体的燃烧和爆炸。电引爆装置暴露在强电磁干扰的环境中有可能发生误爆。在安装有电引爆装置的系统设备中，同电引爆装置相连接的导线电缆、金属构件、器件等，由电磁干扰产生的感应电流或来自其他设备的电磁干扰传导电流施加到电引爆装置上时，就可能发生误爆。电磁干扰会使功能爆炸失控、早爆和误爆，危及系

28、统设备和人员的安全。5.2.5 电磁泄密及暴露电磁干扰中含有大量信息。例如，电脑产生的电磁辐射中含有各种数据信息。除经过专门反窃密设计的电子系统设备外，一般电子系统设备均有电磁泄漏。现代侦测系统很容易从电磁干扰中得到重要信息。人们工作、生活中常用的手机、QQ、飞信、电子邮件、电话和传真机等，都属于电信通信工具，都有可能发生信息泄漏，可能泄密的方式主要有以下三种：（1）有线传输线路辐射泄密。由于有线通信传输线路工作时会向周围空同辐射发射电磁波，利用相应设备可接受并还原所传输的信息。（2）无线传输泄密。微波、卫星、短波、超短波等无线信道广泛用于通信传输，所传输的信号暴露在空中，只要有相应的接收设备

29、，选择合适的位置，就可接收并还原通信内容。（3）通信设备电磁泄漏发射泄密。通信设备，包括电话机、传真机、交换机等，工作时间会产生电磁泄漏发射，通信信号会被辐射到数百米之外，利用相关技术设备就可以接收通信信号并还原通信内容。电磁信息泄密可能使个人隐私遭到泄露，同时也可能造成企业高新科技成果和商业机密被竞争对手轻易获取，进而严重影响企业的生存和发展。更重要的是，电磁干扰辐射还可能造成政治、军事、经济和工业等保密信息的泄密。电磁干扰也是重要的电磁暴露。国家利益需要的科研、军事、工业等隐蔽设施项目在成果尚未投入使用前，试制调整试验过程产生的外泄电磁干扰可能会造成电磁暴露。 5.3 电磁辐射的防护5.3

30、.1 电磁辐射防护原理与技术电磁辐射防护的出发点就是要减少电磁辐射对人们正常生活的影响，更重要的是，要减少其对人们身体健康的危害。电磁辐射防护关键技术包括屏蔽防护技术、接地防护技术、吸收防护技术、距离防护技术以及个人防护技术。5.3.1.1 屏蔽防护技术在物理学中，为防止外界的场（包括电场、磁场、电磁场）进入某个需要保护的区域的过程，称为屏蔽。屏蔽是防止电磁辐射的关键，是降低电磁污染切实可行的有效方法之一。屏蔽的目的在于防止电磁场的影响，使其辐射强度控制在允许的范围之内。屏蔽分为静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽三种。这三种屏蔽是依据不同的物理原理，利用屏蔽壳上因外场产生的感应效应来抵御外场的影响，

31、从而为“保护区”设立了屏障，抑制外界的干扰。（1）静电屏蔽。将导体放入到电场中，导体内的电子在电场的作用下移动。导体两端积累正、负电荷，由此产生一个附加电场并与原电场反向。当导体内部的总场强为0时，导体内的电子将不再发生移动，此状态称为导体的静电平衡状态。在此状态下，导体的主要特性有两点：（1）导体内部场强处处为零，导体是一个等势体，导体表面是个等势面；（2）导体内部没有未被抵消的净电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这洋，导体的外壳就会对它的内部起到“保护作用”，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。在生产实践中，静电屏蔽

32、的应用实例很多，如身穿高压作业服的人，由于被铜丝编织的衣服所包裹，人体内的场强保持为零，因此没有电流从人体中流过，人体是安全的。不过在作业者刚刚接触高压线的一瞬间，高压服上的电荷有一个瞬时分布的过程，在这一极小的时间内，人体上会有短暂的微弱电场作用，只要作业者经受住了这一考验，就没有多大困难了。（2）静磁屏蔽原理。静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个区域，延时必须用磁性介质作外壳。静磁屏蔽的原理是：在外界磁场的作用下，磁性介质外壳受到感应，发生磁化，使得合成以后的总磁场在磁性介质中明显加强，而在其周围则明显减弱（或者说磁感线大部分从磁性介质中穿过），尤其是封闭外壳的内部，

33、磁场减弱更明显。但是从理论上讲，静磁屏蔽作用是不完全的，即便是封闭外壳，其内部磁场也并不能真正等于零。总有一些磁场要漏进屏蔽罩内或者跑出屏蔽罩外。磁性介质外壳的厚度和磁导率对屏蔽效果有很明显的影响：外壳越厚、磁导率越高，屏蔽的效果就越好。因此，要达到好的屏蔽效果，必须选用磁导率高的材料，如坡莫合金（一种铁镍合金）、硅钢片等，而且不可太薄。静磁屏蔽在日常生活中有着广泛的应用。例如，机械手表里的机芯都是钢制的。如果手表放在磁铁附近，钢制机芯就会磁化，手表就会停止不走。（3）电磁屏蔽原理当电磁场穿越一种介质时，在介质表面处，一部分能量会被反射，另一些能量会消耗在介质内部，所以实际透过的电磁能量会有相

34、当程度的衰减，因此介质层便形成了对电磁场的屏蔽。屏蔽效果的好坏可以用屏蔽效能来度量。金、银、铜等良导体金属材料都具有良好的反射特性。电磁屏蔽的种类包括两大类：一类为主动场屏蔽，另一类为被动场屏蔽。（l）主动场屏蔽。这类屏蔽将电磁场作用限定在某个范围以内，使其不对这一范围以外的物体产生影响。该类屏蔽的特点为：场源与屏蔽体间距小，所要屏蔽的电磁辐射强度大，屏蔽体结构设计要严谨，屏蔽体要妥善地进行接地处理。（2）被动场屏蔽。这类屏蔽对某一指定的空间进行屏蔽，使得在这一空间以外的电磁场源对这一空间范围内的物体不产生电磁干扰和污染。其特点为：屏蔽体与场源间距大，屏蔽体可以不采用接地处理。但无论是主动场屏

35、蔽，还是被动场屏蔽，均是利用了屏蔽材料的吸收衰减与反射衰减效应。电磁屏蔽室是一种专门用于衰减，隔离来自内部或外部电场、磁场能量的建筑空间体。电磁屏蔽室是抑制电磁辐射，防止电磁污染的一种极为有效的技术手段。一座高效能的屏蔽室，一般认为能够抑制一定数量的电场、磁场或电磁场。5.3.1.1 接地防护技术所谓接地就是在电磁辐射源的一个点和大地之间或者是与大地可以看作是公共点的某些金属构件之间，用低电阻的良导体连接起来。（1）接地的目的。为了防止电磁辐射，将射频设备外壳或馈线屏蔽层用专门导体接地，给高频率的干扰电压提供低电阻的通路。可以避免或减小电磁辐射污染，保护人体健康，也可以防止设备、可燃性物质的引

36、燃引爆。（2）接地的原则。射频电磁场的屏蔽与接地，既有电场的屏蔽接地问题，又有磁场屏蔽不接地的问题。一般来看在电磁感应近区场里，若电压大、电流小，则主要呈现电场作用，可以采取屏蔽接地为主的方案；若电压小、电流大，则主要呈现磁场作用，以实施屏蔽不接地的方案为好。（4）接地的要求。为了使感应电流迅速被引流，要求屏蔽体的接地系统表面积要足够大。为了保证接地系统具有相当低的射频阻抗，接地线要尽量地短，一般接地线的电阻要小于4。为了保证接地系统的作用良好，要求接地线的长度应避开波长1/4的奇数倍。接地方式有埋铜板、埋接地棒、埋格网等形式，无论采用何种形式，都要求有足够的厚度，以维持一定的机械强度和耐腐蚀

37、。埋接地极时，必须埋置足够的深度，以免土壤中水分蒸发而引起接地阻抗变化，同时要把接地极周围的松土夯实，埋些金属屑等。（5）接地设计与实施.接地系统包括接地线、接地极与射频设备。接地线：任何射频屏蔽的接地线都要有足够的表面积，要尽可能地短，以宽为10cm的铜板为佳。接地极：就是与大地充分接触，实现与大地连接的电极。一般是将1.53m2的铜板埋在地下，并将接地线良好地接在地极板上。埋置方式有立，埋、横埋和平埋三种。射频设备：包括无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备，射频设备已广泛应用于机械、电子、冶金、医疗卫生各领域。（6）接地作用与效果。直接接地与屏蔽效果的关系。在中波波段，直接接地反映在电

38、场屏蔽上对屏蔽效能的影响极大，接地的屏蔽效能与不接地的屏蔽效能比较，相差30dB以上。在短波波段，尤其是2030MHz频率范围，接地作用不甚明显，而微波的屏蔽接地的问题不突出。接地极与接地极之间的屏蔽效应。在实践工作中，若采用多根金属棒作接地极或采用几块金属板作接地极时，要注意它们之间存在的相互屏蔽效应。一般保持棒与棒或板与板之间的距离35m为好。5.3.1.3 吸收防护技术吸收防护技术是指利用特定的吸收材料将电磁辐射能量吸收掉以降低电磁辐射强度的一种技术。采用吸收材料对高频段的电磁辐射，特别是微波辐射进行吸收的效果良好，一般多用在微波设备的调试上。调试微波设备时，要求在场源附近就能把辐射能量

39、大幅度地衰减下来，以防止对较大范围的空间产生污染。吸收材料可由在塑料、橡胶、胶木、陶瓷等材料中加入铁粉、石墨、木炭和水等制成。此外，将吸收材料与屏蔽材料叠加组合可制成防护板、防护屏风，防止微波辐射的定向传播。随着各种家用电器进人千家万户，人们接触和暴露于由家用电器产生的极低频磁场的机会逐步增多，电磁辐射水平有明显增加趋势。面对日趋恶化的电磁污染，为有效降低电磁辐射对人体和设备的侵害，人们采用了许多方法，其中，研究开发防电磁建筑材料越来越受到人们的重视。这些材料包括能吸收电磁辐射的油漆、防电磁辐射水泥、防电磁玻璃和防电磁波涂料等。5.3.1.4 距离防护技术根据近场区电磁强度与距离的平方成反比的

40、规律，在近场区内，电场强度会随距离的增加而迅速减少。根据此原理，在条件允许的情况下，可以对生产工艺和流程进行合理的改造，实行远距离控制，充分利用空间的自然衰减而实现防止电磁污染的目的。在某些实际条件允许的情况下，这是一项简单可行的防护方法。也可采用机械化或自动化作业，减少作业人员直接进入强电磁辐射区的次数或工作时间。5.3.1.5 人防护技术除此之外，加强个人防护同样非常重要。我们在平时工作和日常生活中，应自觉采取措施，减少电磁波对自身的危害。（1）不要把家用电器摆放得过于集中，或经常一起使用，以免使自己暴露在超剂量辐射的危害之中。特别是电视、电脑、冰箱等电器更不宜集中摆放在卧室里。（2）各种

41、家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作。（3）当电器暂停使用时，最好不要让它们处于待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累。（4）以下人员，有条件的应配各专业的电磁辐射防护服装，并佩戴电磁辐射防护卡或电磁辐射防护眼镜，将电磁辐射最大限度地阻挡在身体之外：居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员；佩带心脏起搏器的患者；经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员；以及生活在现代电气自动化环境中的人群，特别是抵抗力较弱的孕妇、儿童、老人及病患者。5.3.2 电磁辐射抑制材料电磁辐射抑制材料大体可分为两大类：一是电磁屏蔽材料；二

42、是电磁吸收材料。第一类主要是利用金属纤维对电磁波的反射功能，当电磁波辐射在材料表面上时，织物中的金属纤维可将其部分反射回去，减少了电磁波的透过量。第二类是织物表面有一层吸波材料，如铁氧体、某些复合材料以及部分导电材料等，这些材料的涂覆可以使电磁波得到吸收。综合比较而言，通过对织物涂覆吸波材料来吸收电磁波的方法存在较多的缺点，如受外界环境的影响或耐洗涤性差等，而使用金属纤维反射法则可避免这些缺陷的产生。5.3.2.1 电磁屏蔽材料（1）表层导电型屏蔽材料。导电涂料。导电涂料是用金属粉末、炭黑等导电填料与各种合成树脂混合制成的，涂敷于塑料埋表面。常见的导电填料有银、镍、铜、银铜及炭黑等。导电涂料用

43、作电磁评比的最大优点是简单实用且适用面较广。金属敷层屏蔽材料。金属敷层屏蔽材料是通过金属熔射法、真空镀金法、阴极溅射法、非电解电镀法等使高分子绝缘材料的表面获得很薄的导电金属层，从而达到电磁屏蔽的目的。这种材料屏蔽性能好，但工艺复杂、技术要求高、受各种条件限制、价格昂贵，而且有的金属有毒等，因此目前应用不广。（2）填充复合型屏蔽材料。这类材料是采用导电填料与塑料等成型材料填充复合而成的。导电填料一般选用导电性能优良的纤维状、网状、树枝状或片状材料，常用的有金属纤维、碳纤维、镀金属纤维、超细炭黑、云母片、金属片等；成型材料常用合成树脂类材料，如聚苯醚、聚碳脂酸、ABS（丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物，

44、一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料）、尼龙和热塑性聚酯等。金属纤维填充型屏蔽材料。金属纤维填充型屏蔽材料的屏蔽效果取决于导电填料的导电性及它们之间的相互接触程度，用金属纤维填充的复合材料具有较好的电磁屏蔽效果、机械力学性能和导热性能。是一类很有发展前途的电磁屏蔽材料，但金属纤维填充复合型屏蔽材料的缺点是在成型过程中易产生缠绕折断，而且密度大、价格贵。碳纤维填充型屏蔽材料。碳纤维具有优良的导电性，早期研究中碳纤维只是作为树脂增强体加入，添加的碳纤维表面改性和化学掺杂改善其电磁屏蔽性能，在碳纤维表面镀镍等金属使其金属化，获得的碳纤维镀金属均匀、致密、结合力好，并具有良好的电磁特性。

45、这种材料具有良好的导电性和电磁屏蔽性能。超细粉末填充型屏蔽材料。要使材料具有良好的屏蔽效果，加入的填料的填充量需较高，但同时会使屏蔽材料的机械强度与成型加工性能都会受到影响。因此，近年来已开发出一种超细炭黑，可用于制造电磁屏蔽材料。（3）纳米屏蔽材料。作为一种新型的电磁屏蔽材料，纳米材料的屏蔽特性越来越成为研究热点，纳米材料是指尺寸在1100nm之间的微粒构成的材料。纳米材料因其特殊结构而具有奇异的表面效应和体积效应，将特殊纳米材料与其他屏蔽材料复合得到的新型纳米复合屏蔽材料具有吸收频带宽、多功能、质量轻、厚度薄等优点，是一种很有发展前景的电磁屏蔽材料。（4）非晶型电磁屏蔽材料。非晶型屏蔽材料

46、是利用在原始屏蔽体上增加一层一定厚度的非晶态物质。通过非晶态物质的特殊性质和原来屏蔽体复合后达到较好的电磁屏蔽效能。非晶态合金材料具有高强度、高硬度、高延展性等机械性能，耐腐蚀性好，还具有较好的催化及储氢特性，抗辐照能力强，可以形成一系列性能优良的软磁材料。非晶态合金材料无论在理论上还是在应用开发方面都取得了丰硕成果，作为电磁屏蔽材料则是非晶态合金应用的新领域。5.3.2.2 电磁吸收材料 电磁吸收材料指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。吸波材料由吸收剂、基体材料、黏结剂、辅料等复合而成，其中吸收剂起着吸收衰减电磁波能量的主要作用。电磁吸收

47、材料可分为传统吸波材料和新型吸波材料。（1）传统吸波材料。传统的吸波材料按吸波原理可分为电阻型、电介质型和磁介质型。电阻型吸波材料的电磁波能量损耗在电阻上，吸收剂主要有碳纤维、碳化硅纤维等。而金属短纤维、钛酸钡陶瓷等属于电介质型吸波材料，铁氧体、羰基铁粉、超细金属动等属于磁介质型吸波材料。铁氧体吸波材料是研究较多的一类吸波材料，按晶体结构的不同可分为立方晶系尖晶石型、六角晶系磁铅石型和稀土石榴石型三种。其中尖晶石型铁氧体应用历史较长，但由于难以满足相对介电常数和相对磁导率尽可能接近的原则，用纯铁氧体难以满足高性能吸波材料的要求。但若把铁氧体粉末分散到非磁性微粒中制成复合铁氧体则可大大改善其吸波

48、性能。以铁氧体为吸收剂的吸波材料也存在一定缺陷，如高温特性差，面密度较大，各种吸波材料对匹配频率只有在匹配厚度的情况下才能做到无反射吸收，电磁参数匹配困难，吸波性能提高和吸收频带扩展受限等问题。近年来，通过改变铁氧体的化学成分、粒度分布、粒子形貌、复合物中的混合量和表面处理技术来改善铁氧体的吸波性能。（2）新型吸波材料。新型吸波材料包括纳米吸波材料、高聚物吸质材料、手性吸波材料和稀土吸波材料等。纳米吸波材料。纳米粒子由于独特的结构使其自身具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而呈现出许多特有的奇异的物理、化学性质，从而具有高效吸收电磁波的潜能。纳米粒子尺度（1100nm）

49、远小于红外线及雷达波波长。因此，纳米微粒材料对红外及微波的吸收性较常规材料要强。随着尺寸的减小，纳米微粒材料的比表面积增大，随着表面原子比例的升高，晶体缺陷增加，悬挂键增多，容易形成界面电极极化，高的比表面积又会造成多重散射，这是纳米材料具有吸波能力的重要机理。量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级由连续的能谱变为分裂的能级，分裂的能级间隔正处于与微波对应的能量范围内，与电磁波作用时发生共振吸收。在微波场的作用下，原子、电子的运动加剧，促使磁化，引起磁损耗从而使电磁能转化为热能而吸收电磁波。纳米材料特殊的结构特征使得纳米吸波材料具有吸收强、频带兼容性好、比重小、厚度薄等特点。高聚物吸波材料。导电聚合

50、物具有电磁参数可调、易加工、密度小等优点，通过不同的掺杂剂或掺杂方式可以获得不同的电导率，因此导电聚合物可以用作吸波材料的吸收剂。当电磁波入射到吸波材料表面后，进入材料内部的电磁能通过电导损耗将其转化成热能，从而消耗电磁波能量。手性吸波材料。手性是指一种物质与其镜像不存在几何对称性，且不能通过任何操作使其与镜像重合，一个人的左手与右手就是比较典型的例子。手性吸波涂料是近年来开发的新型吸波材料。手性吸波材料是在基体材料中加人手性旋波介质复合而成的新型电磁功能材料。手性材料具有电磁参数可调、对频率的敏感性小等特点，在提高吸波性能、展宽吸波频带方面有巨大的潜力。手性介质材料与普通材料相比，具有特殊的

51、电磁波吸收、反射、透射性质，具有易实现阻抗匹配与宽频吸收的优点。但是目前能用作吸波材料的手性材料还难以大量制得，这是限制手性吸波材料发展的一个瓶颈。一旦手性材料实现大量工业化生产，将极大地促进吸波材料的发展。稀土吸波材料。稀土吸波材料的研究主要集中在两方面：一是用稀土元素对铁氧体进行改性，一是以稀土材料为基体制各电磁波吸收材料。以稀土改性的铁氧体和稀土复合吸波材料为主的吸波材料，在调节吸波材料的电磁通量、展宽吸波频带等方面，具有明显的潜力和优势，但在可喷涂性、热性能、稳定性等方面，需要对稀土吸波材料做进一步的研究工作。传统的电磁屏蔽材料与吸波材料强调的是强衰减，而新型的材料则大多采用复合技术，

52、突出质量轻、频带宽和性能好的特点，能满足于不同环境和应用场合的需求。5.3.3 电磁辐射防护产品为保护人体不受或尽量减少电磁辐射的危害，人们一方面对电磁辐射源进行界蔽，减少辐射量，另一方面研制有效的防护产品进行个体防护。5.3.3.1 电磁辐射防护织物与服装电磁辐射防护服装的面料（织物）对于电磁波的防护起着决定性作用。（1）电磁辐射防护织物。电磁辐射防护织物应具有良好的电磁屏蔽效能，即具有良好的导电性和导磁佳。良好的导电性是指织物受到外界电磁波作用时产生感应电流，感应电流又产生感应磁场，感应磁场的方向同外界电磁场的方向相反，从而与外界电磁场相抵消，达到对外界电磁场的屏蔽效果。较强的导磁性，能有

53、效地起到消磁作用，使电磁能转化为其他形式的能量，由此达到吸收电磁辐射的目的。金属丝和服用纱线混编织物。金属是电的良导体，被最早应用到电磁辐射防护材料中。金属丝主要是由铜、镍和不锈钢及它们的合金制造的。金属丝和服用纱线混编的织物防护效果尚可，但手感硬，织物厚且重，服用性能差，已被其他防护织物所取代。属纤维和服用纤维混纺织物。为改善防护织物的服用性能，把金属丝拉成纤维状，再同服用纤维混纺，织成电磁辐射防护织物。织物手感好，防护效果和服用性能较好。金属纤维除具有良好的导电性、导热性、耐高温外，还有较高的强度。当前用作防护织物的金属纤维主要有镍纤维和不锈钢纤维两种。但是金属纤维和服用纤维混纺时，因金属纤维比重大，产生的离心力较大，与服用纤维混合不匀，加捻成纱困难。化学镀层织物。化学镀银织物质地轻薄、柔软透气，电磁辐射防护安全可靠。由于银资源短缺，价格昂贵，且化学镀银不是自催化反应，一次只能施镀一层，如果镀层厚度不够将影响防护性能，需施镀多次，这就限制了广泛应用的可能性；化学镀铜是自催化反应，利用反应时间和反应速度可控制镀层厚度，但织物耐